«Эволюция должна иметь направленность»

Неожиданный подход к изучению ДНК

ОгонёкНаука

«Эволюция должна иметь направленность»

Неожиданный подход к изучению ДНК: уральский ученый утверждает, что в этой молекуле записан код, согласно которому развивается все живое на земле. «Огонек» поговорил с физиком, который взялся поправить теорию эволюции

Беседовала Елена Кудрявцева

Оказывается, учение Дарвина не всесильно. И верно только отчасти. Фото Ikon Images / Gary Waters / Diomedia

Доклад о «направленной эволюции», прозвучавший на конференции «Развитие жизни: вопросы эволюции и развитие организмов» наделал шума. Профессор Уральского университета, доктор физико-математических наук Алексей Мелких презентовал свою теорию, которая, по его мнению, должна прийти на смену дарвиновской. До этого основные аспекты своего 20‑летнего исследования он изложил в уважаемых журналах — Origin of Life and Evolution of Biospheres, Biosystems, Progress in Biophysics and Molecular Biology. О том, куда и, главное, зачем движется эволюция, «Огонек» расспросил автора теории.

— Расскажите, почему вы, физик по образованию, занимаетесь эволюцией?

Алексей Мелких, 
профессор
Уральского
университета,
доктор физико-
математических
наук

— После окончания Уральского технического университета я занимался проблемой транспортировки веществ через мембрану клеток и статистической физикой. Однажды в кулуарах услышал чью-то точку зрения, что если эволюция действительно происходила путем случайных мутаций и естественного отбора, то время, необходимое для подобного перебора полезных вариантов, не сопоставимо со всем временем существования нашей Вселенной. Начиная с 2000‑х я начал строить различные модели и быстро убедился, что у дарвинизма есть огромные проблемы, о которых ученые стараются лишний раз не говорить. Но в целом я не первопроходец, есть серьезные работы на этот счет — скажем, «Номогенез» российского биолога Льва Берга. Он говорил об эволюции как о процессе, протекающем по определенным законам, не сводимым к воздействиям среды обитания.

— Давайте начнем с начала в буквальном смысле. Согласно популярной теории Опарина и Холдейна, 4 млрд лет назад на древней Земле самопроизвольно зародились органические вещества. А затем из них каким-то образом сложились первые организмы. Вы, если я правильно понимаю, утверждаете, что никакой случайности в этом не было?

— Если говорить о самых ранних стадиях эволюции, то там больших противоречий нет. Противоречия возникают, когда появляются сложные системы и проблема перебора вариантов, когда первые молекулы, например мРНК или ДНК, начинают что-то кодировать. И вот уже с этого этапа теория Дарвина не работает. Я не отрицаю, что случайные мутации и отбор существуют, но они не могут быть главной причиной эволюции.

— Астроном Фред Хойл как-то сказал: вероятность случайного получения живой клетки примерно равна вероятности самосборки «Боинга-747» от торнадо на мусорной свалке.

— Совершенно верно. Представьте, даже простейшая бактерия имеет миллион нуклеотидов — это те «кирпичики», из которых состоят гены. Таких нуклеотидов — четыре вида, соответственно полное число вариантов равно 4 в степени миллион. Так что, если бы простейшая бактерия появилась методом простого перебора, для этого действительно не хватило бы времени жизни Вселенной. Что уж говорить о более сложных организмах, об обилии видов и о самом человеке, у которого геном — 3 млрд нуклеотидов. Это и есть основной аргумент. То есть в целом с увеличением длины ДНК число вариантов генома растет экспоненциально, и когда число нуклеотидов становится больше, чем 102–103, перебор вариантов становится невозможным за то время, какое существует Вселенная. Эволюция должна иметь направленность, иначе никакие виды не могли бы появиться.

— Что же ею движет?

— Направленность эволюции обусловлена квантовыми эффектами в биологически важных молекулах — в белках, ДНК и РНК. Внутри них в квантовых степенях свободы зашита вся информация, которая постепенно разворачивалась и включалась в процессе эволюции. Хорошую аналогию можно привести из ботаники: если вы посадите семечко березы, то у вас вырастет именно береза, а не что-то другое, потому что в семечке есть программа ее развития. Примерно такие же процессы мы наблюдаем в эволюции Вселенной. Именно квантовая механика (нетривиальные квантовые эффекты) позволяет решить парадокс Левинталя, который до сих пор не разрешен в биологии.

— Можно поподробнее про парадокс?

— Речь идет о работе белков. Дело в том, что белок состоит из очень большого количества аминокислот, которые в живой клетке могут соединиться невероятно большим количеством способов. Но для продолжения жизни подходит одна-единственная комбинация. Перебор всех возможных вариантов укладки белковой цепи займет время, также превышающее время жизни Вселенной. Однако белок успевает найти верный вариант в течение считаных секунд или долей секунды. Мы можем это объяснить, если предположим, что в белке изначально закодировано определенное количество квантовых степеней свободы и только из них он может «выбирать».

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

В Норильске В Норильске

Игорь Флис. Альбом 1988 г. Архив «Огонька»

Огонёк, июнь'19
Тренды Тренды

Новости науки

Русский репортер, апрель'19
С широко раскрытыми глазами С широко раскрытыми глазами

Некоторые фотографии завораживают не меньше, чем картины великих художников

Популярная механика, апрель'19
Предшественники «Ауруса»: как в России сочиняли лимузин для правительства Предшественники «Ауруса»: как в России сочиняли лимузин для правительства

Первый лимузин в истории современной России не мог появиться из ниоткуда...

Maxim, май'19
Смогут ли монетарные власти США предотвратить обвал на рынке? Смогут ли монетарные власти США предотвратить обвал на рынке?

В начале мая Федрезерв США значительно смягчил свою риторику

Forbes, май'19
От адыгейского сыра до британского эля: как регионы добиваются монополии на продукты От адыгейского сыра до британского эля: как регионы добиваются монополии на продукты

Далеко не все производители способны соответствовать заявленным требованиям

Forbes, май'19
10 мифов о «химии» в нашей еде (и кому выгодно их распространять) 10 мифов о «химии» в нашей еде (и кому выгодно их распространять)

Так ли страшна «химия», которой удобряют и защищают растения

Лиза, май'19
Hyundai Santa Fe: Подарки от санты Hyundai Santa Fe: Подарки от санты

Утверждать, что «санта» третьего поколения безгрешен, будет неверно

АвтоМир, май'19
Старейшие деревья Земли на фоне звёзд: фотопроект «Бриллиантовые ночи» Старейшие деревья Земли на фоне звёзд: фотопроект «Бриллиантовые ночи»

Отыскать самые старые деревья на планете – такая цель у американки Бет Мун

National Geographic, май'19
Дни французского дизайна в Москве: что смотреть и покупать Дни французского дизайна в Москве: что смотреть и покупать

Кому люстру мадам Помпадур и кресло Марии-Антуанетты?

Forbes, май'19
На своей территории На своей территории

Май – идеальное время, чтобы побывать в Сочи

Grazia, апрель'19
19 модных летних вещей, которые надо было купить еще вчера 19 модных летних вещей, которые надо было купить еще вчера

Больше нельзя оттягивать обновление гардероба на самый жаркий сезон года

Лиза, май'19
Амнистия не для всех. Почему российские бизнесмены не спешат возвращать свои капиталы Амнистия не для всех. Почему российские бизнесмены не спешат возвращать свои капиталы

За вторую амнистию капиталов в Россию было репатриировано более €10 млрд

Forbes, май'19
Только турник и брусья: бодрая весенняя тренировка во дворе Только турник и брусья: бодрая весенняя тренировка во дворе

Поздравляем, турники окончательно оттаяли

Men’s Health, май'19
Беспроводные наушники: 10 лет прогресса Беспроводные наушники: 10 лет прогресса

Беспроводные наушники с каждым годом становятся все более удобными

Популярная механика, май'19
Первые дни украинского д’Артаньяна Первые дни украинского д’Артаньяна

Владимир Зеленский собирался сосредоточиться на внутриполитической борьбе

Эксперт, май'19
Скрытая угроза: антибиотики в наших реках Скрытая угроза: антибиотики в наших реках

Результаты нового исследования, проведенного учеными из Йоркского университета

National Geographic, май'19
Михаил Шац Михаил Шац

Михаил Шац о том, как снова начать говорить, если тебе не дают слова

Maxim, июнь'19
90% семей в России — это полное слияние невротиков 90% семей в России — это полное слияние невротиков

Что такое нездоровые отношения между мужчиной и женщиной

Psychologies, май'19
Звездные женщины, которые зарабатывают намного больше своих мужчин (и не комплекcуют) Звездные женщины, которые зарабатывают намного больше своих мужчин (и не комплекcуют)

В некоторых голливудских семьях жена зарабатывает значительно больше супруга

Лиза, май'19
Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен

Елена Подкаминская не любит делать из личной жизни инфоповоды

OK!, май'19
Михаил Шац: «Я самый старый стендапер России» Михаил Шац: «Я самый старый стендапер России»

Узнали у Михаила Каца, как снова начать говорить, если тебе не дают слова

Maxim, май'19
Старость и страсть Ива Сен-Лорана. «Celebration» — фильм, которого ждали 15 лет Старость и страсть Ива Сен-Лорана. «Celebration» — фильм, которого ждали 15 лет

Оливье Мейру вспоминает, каким был Сен-Лоран, его любовник и их собака Мужик

Forbes, май'19
Илья Белов: Илья Белов:

Как блогер Илья Белов заработал миллион подписчиков в Инстаграм

Cosmopolitan, май'19
7 вещей, которые нельзя говорить сразу после секса 7 вещей, которые нельзя говорить сразу после секса

После секса мы расслабляемся и часто ведем себя как попало

Лиза, май'19
Обзор игры Anno 1800: мера всех строительных вещей Обзор игры Anno 1800: мера всех строительных вещей

Любите строительные стратегии? Если да, то Anno 1800 для вас

CHIP, май'19
От рейтинга бога к рейтингу богочеловека От рейтинга бога к рейтингу богочеловека

Что происходит с оценкой Владимира Путина россиянами

Forbes, май'19
Смертельный отскок Смертельный отскок

Призывы запретить полеты лайнеров SSJ сильно смахивают на провокацию

Эксперт, май'19
Солнце и предубеждение: почему солнечная энергетика не приживается в России? Солнце и предубеждение: почему солнечная энергетика не приживается в России?

В России внедрение новых технологий сталкивается с неожиданными преградами

Forbes, май'19
«Аэрофлот» выплатит по 5 млн рублей за каждого погибшего в авиакатастрофе в Шереметьево 5 мая «Аэрофлот» выплатит по 5 млн рублей за каждого погибшего в авиакатастрофе в Шереметьево 5 мая

Пассажиры рейса SU1492 получат компенсации

National Geographic, май'19